【劉伯倫專欄】人和猴子是親戚嗎？

今天存在 500 多種靈長類動物，包括人類、猴子、猿類、狐猴、眼鏡猴和懶猴。許多人受到氣候變化、棲息地喪失和非法狩獵的威脅。研究人員對近半數靈長類動物的基因組進行了測序，調查了來自全球 233 個物種的 800 多個基因組，代表靈長類動物的所有 16 個科。這項工作已發表在本週1 – 10號的《科學》和《科學進展》雜誌上的一系列論文中。

使我們對人類基因組學有更多的了解

迪亞尼.劉易斯(Dyani Lewis)發表於《自然》期刊的<有史以來最大規模的靈長類動物基因組研究給人類帶來驚喜> (Biggest ever study of primate genomes has surprises for humanity)說，「人類近親的基因組為保護、人類疾病和社會結構的起源提供了見解。」(Genomes of humans’ closest relatives provide insight for conservation, human disease and the origins of social structures.)文章說，有史以來最大規模的靈長類動物研究揭示了人類和我們最親近的親屬的驚喜，讓我們深入了解哪些基因會，哪些不會，將我們與其他靈長類動物區分開來。這項龐大的國際研究還為包括人類健康、保護生物學和行為科學在內的廣泛學科提供了新數據。

「我們對靈長類動物基因組學的了解越多，我們對人類基因組學的了解就越多，」位於堪培拉的澳大利亞國立大學的靈長類動物學家 Alison Behie 說。「隨著他們增加樣本量以引入更多物種，他們有可能做更多真正有趣的工作。」項目負責人之一、昆明中國科學院進化生物學家吳東東說，五年前，科學家們對不到 10% 的靈長類動物進行了基因組測序。

超越人類基因組來研究人類疾病的力量

這項工作始於位於加利福尼亞州聖地亞哥的測序公司 Illumina 的 Kyle Farh 領導的團隊開發了一種方法，通過在類人猿中尋找相同的突變來估計人類基因組中的突變是否會導致疾病。這項工作依賴於西班牙巴塞羅那龐培法布拉大學的比較基因組學研究員 Tomàs Marquès Bonet 及其同事對類人猿基因組進行測序，並展示了超越人類基因組來研究人類疾病的力量。

「Kyle 有一天打電話給我，基本上，他是在問我是否有更多的基因組在排隊等待測序，」Marquès Bonet 說。由此產生的項目很快吸引了來自 24 個國家/地區的研究人員，他們熱衷於提供樣本並進行測序。「這是一個保護、進化和理解人類基因組的機會，」Marquès Bonet 說。

對人類430 萬種常見基因變異進行分類

「我為巴西和印度的靈長類動物學家感到特別自豪，」他說，因為這些靈長類動物生物多樣性熱點以前在基因研究中的代表性不足。「這真的是一項艱鉅的努力，」他說。

測序仍在繼續。「這不是這個項目的結束，而只是開始，」吳說。

靈長類資源有望幫助研究人員提高對人類生物學和疾病的理解。在 Marquès Bonet 等人的一項研究中，233 種靈長類動物的基因組被用於對人類基因組中存在的 430 萬種常見基因變異進行分類。通過評估這些變異在不同物種中的普遍性，研究人員能夠推斷出，他們檢查的大約 98.7% 的變異在人類中可能是良性的。這些信息可用於幫助識別對全基因組或外顯子組（基因組的蛋白質編碼部分）進行測序的人的致病突變。

比較50 個物種的基因組繪製靈長類動物家譜進化圖

在另一項研究中，吳和他的同事比較了 50 個物種的基因組，以繪製靈長類動物家譜進化圖。他們確定了數千個基因序列，這些序列在進化過程中在樹狀的各個分支中佔據主導地位。例如，參與大腦發育的基因出現在人類、猿類和新世界猴的共同祖先中，並為人類大腦的快速進化奠定了基礎。「大腦擴張很久以前就開始了，」吳說。

與此同時，大量被認為是人類獨有的基因變異，因為它們存在​​於智人中，而不是存在於稱為尼安德特人和丹尼索瓦人的遠古人類親屬中，結果證明它們廣泛存在於靈長類動物中。幾乎三分之二被認為僅存在於人類的變異體存在於至少一種其他靈長類動物中，超過一半存在於兩種或更多種靈長類動物中。

行為科學的目標是確定解釋特定行為的遺傳機制。其中一項研究得出了這種聯繫4。中國西安西北大學的行為生態學家 Xiao-Guang Qi 表示，這五種金絲猴屬於少數靈長類動物（包括人類），這些靈長類動物形成了由大量群體組成的複雜的多層次社會較小的家庭單位。五種猴子中的兩種——金絲猴 ( Rhinopithecus roxellana ) 和黑白金絲猴 ( Rhinopithecus bieti )——以較大的群體生活在寒冷的高海拔環境中。

大腦激素多巴胺和催產素形成社會紐帶的關鍵

通過比較社會金絲猴的基因組與社會關係較弱的猴子（稱為奇鼻猴）的基因組，以及與更遠親的靈長類動物的基因組，齊和他的同事確定了似乎與形成有關的基因大型多層次社會。該小組發現，六百萬多年前的氣候變化促使猴子的社會結構從一雄幾雌的小群體轉變為一雄多雌的複雜社會。

「目前的環境並不能很好地解釋他們的社會組織，過去發生的事情可能同樣重要，甚至更重要，」西澳大利亞大學進化人類學家西里爾·格魯特 (Cyril Grueter) 說。

齊說，這與大腦激素多巴胺和催產素的變化有關。這些神經遞質是形成社會紐帶的關鍵，Qi 說，寒冷的環境需要雌性和幼崽之間更緊密的聯繫，以確保生存。他說，這導致了更多的保稅猴子和更大的群體規模。

棲息地破壞對物種的復原力構成更大的威脅

Grueter 說，其他行為（例如交配）的進化起源也可以使用這種方法進行研究。對所有 233 個物種的基因組的分析也對保護有影響。例如，它表明一個物種內的遺傳多樣性與其滅絕風險不一致。Behie 說，這令人驚訝，因為當種群規模減少時，近親繁殖可能導致遺傳多樣性降低，這被廣泛認為是一個物種面臨滅絕風險的標誌。這一發現表明，對於一些受威脅的物種來說，種群數量下降得如此之快，以至於沒有時間進行近親繁殖。這表明近親繁殖以外的因素——例如棲息地破壞——對一個物種的復原力構成更大的威脅。

如果我們不能寫詩和開車，我們很可能會被歸類為另一種類人猿

人類是靈長類動物。如果我們不能寫詩和開車，我們很可能會被歸類為另一種類人猿，以及我們的近親——黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩和猩猩。因此，了解基因組、進化史、社會性，甚至有些人可能會爭辯說，現代靈長類動物的生態學極大地促進了我們對自己的理解。

靈長目中的物種不僅包括人類和我們的近親，還包括佔據廣泛棲息地的物種，從稀樹草原到熱帶森林，甚至到經常下雪的山區。在本期特刊中，對全球 230 多個靈長類動物基因組進行的測序揭示了整個靈長類動物的物種形成模式，以及雜交對多樣化的貢獻，以及對寒冷的適應如何促進社會結構的進化。此外，基因組還用於表徵與人類疾病風險相關的罕見突變。

靈長類動物不僅有幫助我們了解自己的過去，還有不確定的未來——超過 60% 的靈長類動物面臨滅絕的威脅。通過首次對它們的基因組進行表徵的大量努力所獲得的知識，有望也有助於加深對如何保護我們自己目中其他成員的理解。